Moderna fizika
Paket vala sporog elektrona
Nizak K daje dugu de Broglieovu valnu duljinu na stolu sa λ-skalom.
Paket vala sporog elektrona — interaktivna simulacija: Moderna fizika. Nizak K daje dugu de Broglieovu valnu duljinu na stolu sa λ-skalom. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Elektroni duge valne duljine
Nizak K daje dugu de Broglieovu valnu duljinu na stolu sa λ-skalom.
Niska kinetička energija znači malu količinu gibanja i dugu de Broglieovu valnu duljinu, pa difrakcija i interferencija dominiraju nad čestičnim putanjama. Ovaj postav koristi spore elektrone da λ bude velika na stolu i valno ponašanje očito.
- λ = h/p
- Nizak K → duga λ
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Spori elektron ima dulju de Broglieovu valnu duljinu od brzog. Znači li to da je valna priroda sporog elektrona lakša ili teža za eksperimentalno opažanje?
Predviđanja za odvagnuti
- Teže za opažanje kod sporih elektrona.
- Lakša — dulja valna duljina (usporediva s atomskim razmacima ili veličinama otvora) čini difrakcijske i interferencijske učinke izraženijima i uočljivijima.
- Valni učinci ne ovise o valnoj duljini elektrona.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Kinetička energija K (eV)
Što mjeriš:
- De Broglieova valna duljina λ (pm)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav slow-electron-wave i pritisni Resetiraj. Ovi se elektroni gibaju mnogo sporije nego u pokusu electron-de-broglie.
- Omogući očitanje de Broglieove valne duljine.
- Postavi (nisku) kinetičku energiju elektrona za svaki pokušaj i zabilježi njegovu de Broglieovu valnu duljinu.
Odgovarajuća jednadžba
De Broglieova valna duljina pri niskoj energiji — λ = h/p
Budući da je λ = h/√(2mK), snižavanje kinetičke energije elektrona povećava njegovu de Broglieovu valnu duljinu — spore, „hladne“ čestice imaju najizraženije, najlakše uočljivo valno ponašanje.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj λ = h/√(2m_eK) koristeći K u rasponu 5-20 eV. Usporedi s tablicom — primijeti da su ove valne duljine (stotine pm) dulje od onih pokusa elektrona više energije electron-de-broglie.
- Objasni zašto snižavanje kinetičke energije (snižavanje količine gibanja) uvijek povećava de Broglieovu valnu duljinu, koristeći λ = h/p.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Pokus Davisson-Germer iz 1927. raspršivao je spore elektrone (slične energije kao ovaj pokus, desetke eV) na kristalu nikla i opazio difrakcijski uzorak koji točno odgovara predviđenoj de Broglieovoj valnoj duljini — prva izravna eksperimentalna potvrda valova tvari. Objasni zašto su spori elektroni (s valnim duljinama usporedivim s razmakom atoma u kristalu) bili pravi izbor za ovaj pokus.
- Tehnike poput laserskog hlađenja mogu usporiti atome do iznimno niskih kinetičkih energija, dajući im de Broglieove valne duljine dovoljno velike za opažanje upečatljivih kvantnih valnih učinaka (poput Bose-Einsteinovih kondenzata). Objasni opće načelo koje povezuje „hladnije“ s „valnijim“.
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.2 Quantum physics
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Dobro došli u val sporog elektrona
- Odaberi elektron
- Pritisni Pokreni
- Duga λ pri niskoj energiji
- Otvori ploču Svojstva
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →